Способ упрочнения твердеющего закладочного массива


 


Владельцы патента RU 2606729:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") (RU)

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат - обеспечение безопасных условий горных работ при увеличении прочности закладки на растяжение. В способе упрочнения закладочного массива, включающем размещение в формируемом массиве армирующих элементов одновременно с твердеющей смесью, причем в качестве армирующих элементов применяют микрофибру базальтовую модифицированную (МБМ) в количестве 7,1% от массы вяжущего вещества. Микрофибра содержит, масс.% вату базальтовую с органической пропиткой - 99,3-99,6, углеродный наномодификатор фуллероидного типа - 0,00001-0,01, вода - остальное. 2 табл.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.

Известен способ, включающий подачу смеси с различным содержанием вяжущего в отработанную камеру, в котором закладку камер смесями, содержащими вяжущие вещества, производят в нижней ее части до уровня верхней границы отработки нижележащего горизонта, далее до отметки почвы бурового горизонта закладку осуществляют смесями без вяжущих, после усадки заложенного слоя, фильтрации и испарения воды по периметру камеры в усадочную щель размещают арматурную конструкцию, в заложенном массиве вдоль стенок камеры бурят скважины до отметки, находящейся ниже верхней отметки слоя закладки в нижней части камеры, часть массива между стенками камеры и стенками скважин разрушают, в скважины вставляют арматурные стержни с превышением их над уровнем заложенного массива, затем скважины и закладочную щель заливают раствором, содержащим вяжущие, после чего верхнюю часть камеры заполняют смесью с вяжущими (патент РФ №2367797, опубликован 20.09.2009г.).

Недостатком являются большая трудоемкость работ, неопределенность в величине прочности сформированного массива, большой расход дорогостоящей арматуры и неопределенность в уровне безопасности при ее размещении.

Известен способ упрочнения закладочного массива армировочным материалом в виде отрезков металлической проволоки. Способ заключается в том, что повышение устойчивости обнажений закладочного массива достигается одновременным размещением армировочного материала в виде отрезков металлической проволоки и твердеющей смеси в зоны, прилегающие к обнажаемым поверхностям закладочного массива (Авторское свидетельство СССР N 663855, опубликовано 25.05.1979 г.)

Недостатком данного способа является то, что армирующий материал, подаваемый в зоны обнажения массива, распределяется в закладочном массиве неравномерно, что ведет к снижению его прочности, так как в местах скопления металлических отрезков в результате их соприкосновения с агрессивной средой происходит их коррозия, которая разрушает структуру бетона.

Известен безусадочный состав для ремонта бетонных дорожных, мостовых и аэродромных покрытий (РФ 2362752 опубликован 27.07.2009 г.), который содержит 0-7% от массы вяжущего базальтовую микрофибру наномодифицированную, на поверхности волокон которой сорбированы ультрадисперсные углеродные наночастицы с линейным размером порядка 50-100 нм, в количестве 0,005-0,010 мас.%, причем воды содержится 0,1-0,2% от массы вяжущего.

Недостатком является большая трудоемкость работ из-за большого количества компонентов, невозможность механизированной подачи материала в выработанное пространство и равномерного растекания в выработанном пространстве.

Наиболее близким является способ упрочнения закладочного массива, включающий размещение в формируемом массиве армирующих элементов одновременно с твердеющей смесью, отличающийся тем, что с целью повышения сопротивления закладочного массива разрушению при совместном воздействии знакопеременными растягивающими и сжимающими усилиями в качестве армирующих элементов применяют базальтовое волокно в количестве 4 - 5% от массы твердеющей смеси (патент РФ №2019712, опубликован 15.09.1994 г.).

Недостатком является большое количество армирующих элементов, которое ограничивает подвижность смеси, исключая ее транспортирование по трубам и растекание в заполняемой камере. Данная смесь может доставляться в камеру только ковшевыми погрузчиками или самосвалами и укладываться вручную, что приведет к усложнению технологической схемы, удорожанию работ и снижению безопасности.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение безопасных условий горных работ при увеличении прочности закладки на растяжение.

Для решения поставленной задачи предложен способ упрочнения закладочного массива, включающий размещение в формируемом массиве армирующих элементов одновременно с твердеющей смесью, причем в качестве армирующих элементов применяют микрофибру базальтовую модифицированную (МБМ) в количестве 7,1% от массы вяжущего вещества.

Технический результат заключается в механизированной подаче армирующего материала, создании безопасных условий горных работ при увеличении прочности закладочного массива при растяжении и трещиностойкости при сохранении консистенции смеси, пригодной для транспортирования по трубам и растекания в выработанном пространстве.

МБМ (ТУ 5761-014-13800624-2004) производства ЗАО «Астрин-Холдинг» состоит из (в % по массе):

- ваты базальтовой с органической пропиткой – 99,3-99,6;

- наномодификатора −0,0001-0,01;

- воды – 0,3-0,5.

В качестве наномодификатора используют углеродный наномодификатор фуллероидного типа по ТУ 2166-001-13800624-2003.

Основные характеристики МБМ приведены в таблице 1.

Таблица 1
№п/п Наименование показателя Норма
1 Средний диаметр волокна, мкм 8-10
2 Средняя длина волокна, мкм 100-500
3 Содержание неволокнистых включений, % по массе, не более 10
4 Влажность, % по массе, не более 1
5 Плотность насыпная, кг/м3, не более 800
6 Содержание органических веществ, % по массе, не более 2

Способ упрочнения закладочного массива осуществляется следующим образом. Искусственный массив формируется из твердеющей закладочной смеси, в которую перед ее укладкой в выработанное пространство подают армирующие элементы – микрофибру базальтовую модифицированную МБМ. Твердеющая смесь транспортируется к месту формирования массива по трубам и подается в камеру. При растекании закладочной смеси по выработанному пространству волокна МБМ распределяются равномерно во всем объеме будущего искусственного массива и блокируют рост трещин, образованию которых способствует низкая прочность бетона при растяжении. Это позволяет существенно улучшить прочность при растяжении.

Для проверки работоспособности предлагаемого способа была изготовлена модель закладочного массива, состоящего из вяжущего, заполнителя, суперпластификатора, воды. Изготовили две серии массива: В первой серии (контрольной) микрофибру базальтовую модифицированную МБМ не добавляли. Во второй серии в смесь вводили 7,1% от массы вяжущего вещества микрофибры базальтовой модифицированной МБМ. Из обеих серий массива были сформированы образцы. По истечении 90 суток образцы 40×40×160 мм были испытаны на прочность при растяжении при изгибе с использованием электронной испытательной машины Инстрон 5882.

Кроме того, производилась оценка прочности образцов при растяжении в возрасте 180 суток по методу раскалывания с использованием электронной испытательной машины Инстрон 5882.

Значения прочности при растяжении, полученные данным методом, во всех случаях очень близко совпадают со значениями прочности при осевом растяжении. (Стольников В.В., Литвинова Р.Е. Трещиностойкость бетона. – М: Издательство Энергия, 1972. – 113 с. –39-41 с.).

Данные испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2
Экспериментальные данные
№серии Количество МБМ, % от массы вяжущего вещества Диаметр пятна растекания по Суттарду, мм (растекаемость) Предел прочности при растяжении при изгибе, МПа Предел прочности при растяжении методом раскалывания, МПа Коэффициент трещиностойкости
1 (контрольная) 0 210 2,685 0,399 0,431
2 (предлагаемая) 7,1 174 3,06 0,540 0,547

Для обеспечения устойчивого режима транспортирования по трубам и равномерной укладки в выработанном пространстве регламентом рекомендуется следующая растекаемость смеси 13-20 см (Монтянова А.Н. 2009. Формирование закладочных массивов при разработке алмазных месторождений в криолитозоне. М., Горная книга, 597 с., стр.308).

Из таблицы 2 следует, что поставленная задача обеспечения безопасных условий горных работ и механизированной подачи армирующего материала при увеличении прочности закладки на растяжение и трещиностойкости массива при сохранении консистенции смеси, пригодной для транспортирования по трубам и растекания в выработанном пространстве, достигается при введении в твердеющую смесь микрофибры базальтовой модифицированной МБМ в количестве 7,1% от массы вяжущего вещества.

Способ упрочнения закладочного массива, включающий размещение в формируемом массиве армирующих элементов одновременно с твердеющей смесью, отличающийся тем, что в качестве армирующих элементов применяют микрофибру базальтовую модифицированную в количестве 7,1% от массы вяжущего вещества, причем указанная микрофибра содержит, в масс. %:

Вата базальтовая с органической пропиткой 9,3-99,6
Углеродный наномодификатор фуллероидного типа 0,0001-0,01
Вода 0,3-0,5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства, а именно к составам для инъекционного закрепления грунтов, преимущественно лессовых, в основании существующих и вновь строящихся зданий и сооружений.

Изобретение относится к фундаментостроению, предназначено для вдавливания в слабый водонасыщенный грунт природного или искусственного сложения мелкозернистого бетона или пескобетона на необходимую глубину для его закрепления и упрочнения.

Изобретение относится к области строительства, а именно к составам для инъекционного закрепления лессовых грунтов в основании существующих и вновь строящихся зданий и сооружений.

Изобретение относится к области реконструкции строительных сооружений. Раствор для предварительного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений, содержащий смесь воды и сухих ингредиентов на минеральной основе при следующем соотношении, мас.%: микроцемент (типа микродур) 20-50; коллоидный кремнезем 5-15, гидратная известь Са(ОН)2 10-25; минеральный микронаполнитель, например карбонатная мука, 20-50; регулятор вязкости суспензии, например суперпластификатор С-3, до 2% от массы вяжущего; водоудерживающая добавка, например метилцеллюлоза, до 5% от массы вяжущего.

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог. Техническим результатом является повышение морозостойкости и прочности материалов из грунтовых, песчаных, и щебеночно-песчаных смесей, а также экономической эффективности строительства.

Группа изобретений относится к кондиционированию грунта при работе туннелепроходческих механизированных комплексов ТПМК в забое, консолидации и стабилизации плывунных водонасыщенных грунтов.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для укрепления грунтовых оснований фундаментов строящихся и восстанавливаемых зданий и сооружений методом инъектирования.

Группа изобретений относится к области невозвратных клапанов для трубчатых крепящих элементов и предназначена для крепления грунта и ему подобной породы. Невозвратный клапан для трубчатого крепящего элемента содержит участок (4, 104) клапана, выполненный из эластомерного материала, имеющий по меньшей мере один разрез (41, 42, 43, 44, 150), который под воздействием находящейся под давлением текучей субстанции открывается наружу.

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат - обеспечение безопасных условий горных работ при минимизации относительной деформации усадки закладочного массива.

Изобретение относится к области строительства дорожных оснований и оснований инженерных коммуникаций и может быть использовано для укрепления песчаных грунтов. Органоминеральная добавка для укрепления песчаных грунтов, включающая измельченный сапонит-содержащий материал, выделенный из пульпы хвостохранилища промышленного обогащения руд месторождения алмазов, отличающаяся тем, что она содержит указанный сапонит-содержащий материал, измельченный до размера частиц 307±83 нм, и дополнительно связующее - 5%-ный раствор глиоксаля, при следующем соотношении компонентов, мас.% песчаного грунта: указанный глиоксаль - 0,52; указанный сапонит-содержащий материал 17.

Группа изобретений относится к строительным растворам. Технический результат - увеличение срока годности после смешивания компонентов, водоудерживающей способности и открытого времени строительного раствора, высокие значения предела прочности на разрыв при использовании заявленного строительного раствора.

Изобретение относится к области получения фунгицидных добавок для защиты от биоповреждений микроорганизмами строительных материалов. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в минимизации концентрации фунгицидной добавки - в составе керамического шликера, строительного раствора и т.д., при сохранении её свойств.

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат - обеспечение безопасных условий горных работ при минимизации относительной деформации усадки закладочного массива.
Изобретение относится к области производства строительных материалов и изделий. Смесь для получения строительного композита включает 10 мас.

Изобретение относится к строительству, а именно к производству строительных материалов. Данный способ может быть использован для определения состава бетонной смеси, приготавливаемой на бетонных заводах, на заводах железобетонных изделий и конструкций, а также на строительных площадках.

Изобретение относится к применению связующих систем для изготовления гидрофобного строительного материала, содержащих соединения, которые включают оксид алюминия и оксид кремния, для изготовления гидрофобного строительного изделия, отличающегося тем, что сумма оксидов, рассчитанная в виде Al2O3 и SiO2, в связующей системе составляет ≥40 мас.%, на основе безводной связующей системы, и угол смачивания капли масла, размещенной на поверхности выдержанного строительного изделия, составляет ≥90°, где выполнение определения угла смачивания предлагается выполнять под водой.

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к сухим строительным смесям со сверхпроникающей в бетон способностью и высокой адгезией, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве в качестве гидроизоляционной смеси проникающего действия для защиты бетона и восстановления его физико-механических свойств.

Изобретение относится к созданию композиционного строительного материала, который может быть использован для решения многих проблем, связанных с улучшением экологической обстановки, а именно пересыпки твердых бытовых отходов, восстановления техногенно загрязненных земель, рекультивации шламовых амбаров и отработанных карьеров.

Изобретение относится к технологиям получения невзрывных разрушающих средств (НРС) на основе известняка, которые применяются для разработки природного камня и щадящего разрушения строительных конструкций и объектов, выводимых из эксплуатации.
Изобретение относится к способу производства строительных материалов, в частности к технологии приготовления бетонных смесей, и может найти применение при выполнении монолитных бетонных работ для изготовления стеновых блоков, которые могут быть использованы при возведении складских помещений, гаражей и ограждений.

Изобретение относится к области строительства, а именно к составам для инъекционного закрепления грунтов, преимущественно лессовых, в основании существующих и вновь строящихся зданий и сооружений.
Наверх